JP2001518694A - Method and apparatus for probing an integrated circuit through the backside of an integrated circuit die - Google Patents

Method and apparatus for probing an integrated circuit through the backside of an integrated circuit die

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JP2001518694A
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    • H01L2924/301Electrical effects
    • H01L2924/30107Inductance

Abstract

(57)【要約】 集積回路から集積回路ダイ(401)の裏面を通る信号をプローブするための方法と機器。受動拡散部(405)はフリップチップ実装集積回路ダイの半導体基板内に配置される。受動拡散部は、信号線(409)にコンタクト(407)を通じて結合される。信号線は、注目している集積回路信号を伝送する。実施形態では、受動拡散部から得られる信号の減衰を小さくするため開示されている受動拡散部をオーバーサイズにしている。さらに、開示されている受動拡散部は、集積回路の半導体基板の近くの拡散部から横方向に間隔をあけられ、集積回路ダイ内の付近の構造、たとえば露出プロセスにおける他の拡散部などを損傷する危険性を減らしながら受動拡散部を露出できるようにしている。さらに、開示されている受動拡散部は付近の拡散部から横方向に間隔をあけられ、付近の拡散部からのクロストーク干渉を軽減している。 (57) Abstract: A method and apparatus for probing signals passing from an integrated circuit through the backside of an integrated circuit die (401). The passive diffusion (405) is located in the semiconductor substrate of the flip-chip mounted integrated circuit die. The passive diffusion unit is coupled to the signal line (409) through a contact (407). The signal lines carry the integrated circuit signal of interest. In embodiments, the disclosed passive spreading unit is oversized to reduce the attenuation of the signal obtained from the passive spreading unit. In addition, the disclosed passive diffusion is laterally spaced from the diffusion near the semiconductor substrate of the integrated circuit, damaging nearby structures in the integrated circuit die, such as other diffusions in the exposure process. This allows the passive diffusion to be exposed while reducing the risk of erosion. Further, the disclosed passive diffuser is laterally spaced from nearby diffusers to reduce crosstalk interference from nearby diffusers.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 (関連出願) 本出願は、1996年10月2日出願の「A Method of Acce
ssing the Circuitry on a Semiconduct
or Substrate from the Bottom of the
Semiconductor Substrate」という名称の同時係属出願
第08/724,223号に関係し、現在は放棄されている1994年11月2
3日出願の第08/344,149号の継続出願である本出願の譲受人に譲渡さ
れている。
(Related Application) The present application is based on “A Method of Access” filed on October 2, 1996.
ssing the Circuitry on a Semiconductor
or Substrate from the Bottom of the
No. 08 / 724,223, entitled "Semiconductor Substrate", now abandoned November 2, 1994.
Assigned to the assignee of the present application, which is a continuation-in-part of 08 / 344,149 filed on 3rd.

【0002】 本出願はさらに、1996年12月12日出願の「Method and A
pparatus Using an Infrared Laser Bas
ed Optical Probe for Measuring Elect
ric Fields Directly From Active Regi
ons in an Integrated Circuit」という名称の同
時係属出願第08/766,149号に関係し、本出願の譲受人に譲渡されてい
る。
[0002] The present application is further directed to "Method and A" filed on December 12, 1996.
pparatus Using an Infrared Laser Bas
ed Optical Probe for Measuring Elect
ric Fields Directly From Active Regi
No. 08 / 766,149 entitled "ons in an Integrated Circuit" and is assigned to the assignee of the present application.

【0003】 本出願はさらに、1996年12月20日出願の「Method and A
pparatus for Endpointing While Milli
ng an Integrated Circuit」という名称の同時係属出
願第08/771,712号に関係し、本出願の譲受人に譲渡されている。
[0003] The present application is further directed to "Method and A" filed on December 20, 1996.
pparatus for Endpointing While Milli
No. 08 / 771,712, entitled "ng an Integrated Circuit" and assigned to the assignee of the present application.

【0004】 本出願はさらに、____年__月__日出願の「Method and A
pparatus Providing a Circuit Edit St
ructure Through the Back Side of an
Integrated Circuit Die」という名称の同時係属出願第
_______号に関係し、本出願の譲受人に譲渡されている。
[0004] The present application further discloses a method and application filed on _________________
pparatus Providing a Circuit Edit St
Structure Through the Back Side of an
Related to co-pending application no. _____________, entitled "Integrated Circuit Die," assigned to the assignee of the present application.

【0005】 本出願はさらに、____年__月__日出願の「Method and A
pparatus For Performing a Circuit Ed
it Through the Back Side of an Integ
rated Circuit Die」という名称の同時係属出願第_____
__号に関係し、本出願の譲受人に譲渡されている。
[0005] The present application is further directed to a "Method and A"
pparatus For Performing a Circuit Ed
it Through the Back Side of an Integ
co-pending application entitled "rated Circuit Die"
___________ and assigned to the assignee of the present application.

【0006】 本出願はさらに、____年__月__日出願の「Method and A
pparatus Providing a Mechanical Prob
e Structure in an Integrated Circuit
Die」という名称の同時係属出願第_______号に関係し、本出願の譲
受人に譲渡されている。
[0006] The present application is further directed to a "Method and A"
pparatus Providing a Mechanical Prob
e Structure in an Integrated Circuit
Die, co-pending application No. ___________, assigned to the assignee of the present application.

【0007】 (発明の分野) 本発明は、一般的には、集積回路の試験に関するものであり、具体的には、集
積回路をプローブするための方法と機器に関するものである。
FIELD OF THE INVENTION [0007] The present invention relates generally to integrated circuit testing, and specifically to methods and apparatus for probing integrated circuits.

【0008】 (背景情報) 新しく設計された集積回路は、半導体基板上に形成した後、徹底的に試験して
、回路が設計どおり動作することを確認しなければならない。集積回路の適切に
機能しない部分を識別し、集積回路の設計を修正することにより補正する。設計
の問題を突き止めるために集積回路を試験するこのプロセスのことをデバッグと
呼ぶ。集積回路をデバッグし、設計の問題を直した後、最終的な完全に機能する
集積回路設計を使用して、消費者向け製造環境において集積回路を大量に生産す
る。
Background Information Newly designed integrated circuits must be thoroughly tested after being formed on a semiconductor substrate to ensure that the circuit operates as designed. Incorrectly functioning portions of the integrated circuit are identified and corrected by modifying the integrated circuit design. This process of testing an integrated circuit to identify design problems is called debugging. After debugging the integrated circuit and correcting design problems, the final fully functional integrated circuit design is used to mass produce the integrated circuit in a consumer manufacturing environment.

【0009】 デバッグ・プロセスでは、集積回路から重要な電気的データ、たとえば電圧レ
ベル、タイミング情報、電流レベル、熱に関する情報などを取得するために、集
積回路内のいくつかの内部電気ノードをプローブする必要がときどきある。通常
の集積回路デバイスでは、金属相互接続の複数の層を含む。一般に、集積回路デ
バイスの第1の層の金属相互接続部に、デバッグにもっとも役立つ電気的データ
がある。第1金属層の金属相互接続線は半導体基板に一番近い位置にあり、たと
えばトランジスタ、抵抗器、キャパシタなどの集積回路デバイスの重要構成要素
に直接結合されているのがふつうである。設計者がデバッグ・プロセスでもっと
も分析の対象とするのがこれらの構成要素によって受信、操作、送信される電気
的データである。
[0009] The debugging process probes several internal electrical nodes within an integrated circuit to obtain important electrical data from the integrated circuit, such as voltage levels, timing information, current levels, thermal information, and the like. Sometimes there is a need. A typical integrated circuit device includes multiple layers of metal interconnect. Generally, the first layer of metal interconnects of an integrated circuit device has electrical data that is most useful for debugging. The metal interconnect lines of the first metal layer are located closest to the semiconductor substrate and are typically directly coupled to key components of the integrated circuit device, such as transistors, resistors, capacitors, and the like. What the designer analyzes most during the debugging process is the electrical data received, manipulated, and transmitted by these components.

【0010】 図1Aは、集積回路ダイ105の周囲にそって配置され、金属相互接続部11
3を通して集積回路接続部をパッケージ基板111のピン107に電気的に接続
するワイヤ・ボンド103を含む集積回路パッケージ101の図である。図1A
に示されているように、金属相互接続部113は金属コンタクト109を通して
拡散部領域117に結合されている。場合によっては、拡散部領域117は、集
積回路デバイス内でトランジスタ、抵抗器、キャパシタなどとして使用されるこ
ともある。図1Aに示されているように、プローブ・ツール115を使用し、集
積回路ダイ105の表側119を通じて金属相互接続113をプローブし、集積
回路ダイ105から電気的データを取得することができる。
FIG. 1A illustrates a metal interconnect 11 located along the periphery of an integrated circuit die 105.
3 is an illustration of an integrated circuit package 101 including wire bonds 103 that electrically connect the integrated circuit connection to pins 107 of the package substrate 111 through 3. FIG. FIG. 1A
The metal interconnect 113 is coupled to the diffusion region 117 through a metal contact 109, as shown in FIG. In some cases, diffusion region 117 may be used as a transistor, resistor, capacitor, etc. in an integrated circuit device. As shown in FIG. 1A, a probe tool 115 can be used to probe the metal interconnect 113 through the front side 119 of the integrated circuit die 105 and obtain electrical data from the integrated circuit die 105.

【0011】 図1Aの集積回路パッケージ101のワイヤ・ボンド設計にはいくつか欠点が
ある。1つは、集積回路ダイ105の集積密度と複雑度が増すと、集積回路ダイ
105の機能を制御するために必要なワイヤ・ボンド103の数も増やさなけれ
ばならないということから生じる問題である。しかし、集積回路ダイ105の周
囲に合わせることができるワイヤ・ボンド103の数には限りがある。集積回路
ダイ105の周囲に合わせるワイヤ・ボンド103の個数を増やす方法の1つに
、集積回路ダイ105の全体のサイズを大きくし、それにより、周囲面積を拡大
するという方法がある。残念なことに、集積回路ダイ105の全体のサイズを増
やすと、今度は、集積回路の製造コストが著しく増えることになる。
The wire bond design of the integrated circuit package 101 of FIG. 1A has several disadvantages. First, as the integration density and complexity of the integrated circuit die 105 increase, the number of wire bonds 103 required to control the function of the integrated circuit die 105 must also increase. However, there is a limited number of wire bonds 103 that can fit around the periphery of the integrated circuit die 105. One way to increase the number of wire bonds 103 that fit around the periphery of the integrated circuit die 105 is to increase the overall size of the integrated circuit die 105, thereby increasing the peripheral area. Unfortunately, increasing the overall size of the integrated circuit die 105, in turn, significantly increases the cost of manufacturing the integrated circuit.

【0012】 図1Aの集積回路パッケージ101のもう1つの欠点は、能動回路をワイヤ・
ボンド103に電気的に結合するために、集積回路ダイ105内の能動回路を、
電気的相互接続部113を通して集積回路ダイ105の周辺領域に配線しなけれ
ばならないという問題である。比較的長い距離にわたって集積回路ダイ105上
にこれらの金属相互接続線113を配線することにより、これらの長い相互接続
113に対し抵抗性、容量性、および誘導性の効果が大きく作用し、集積回路の
全体的な速度低下が生じる。さらに、ワイヤ・ボンド103のインダクタンンス
もまた、集積回路パッケージ101内の集積回路デバイスの高周波動作をひどく
制限するおそれがある。
[0012] Another disadvantage of the integrated circuit package 101 of FIG.
To electrically couple to bond 103, the active circuitry in integrated circuit die 105 is
The problem is that it must be routed through the electrical interconnect 113 to the area around the integrated circuit die 105. By routing these metal interconnect lines 113 over the integrated circuit die 105 over a relatively long distance, the resistive, capacitive, and inductive effects on these long interconnects 113 can be significant. An overall speed reduction of Further, the inductance of the wire bonds 103 can also severely limit the high frequency operation of integrated circuit devices within the integrated circuit package 101.

【0013】 集積回路業界では集積回路の速度だけでなくデバイス密度も高める努力を続け
てきたが、複雑な高速集積回路をパッケージングするときにフリップチップ技術
を使用する傾向にある。フリップチップ技術は、control collap
se chip connection(C4)パッケージングとも呼ばれる。
フリップチップ・パッケージング技術では、集積回路ダイはひっくり返されてい
る。これは、図1Aに示されているように、ワイヤ・ボンド技術を使用している
今日の集積回路のパッケージ方法と反対である。集積回路をひっくり返すことに
より、ボール・ボンドを使用して、ボンド・パッドから直接フリップチップ・パ
ッケージのピンに直接電気接続を行うことができる。
While the integrated circuit industry has been striving to increase device speed as well as speed of integrated circuits, there is a trend to use flip-chip technology when packaging complex high speed integrated circuits. Flip chip technology uses control collap
Also referred to as chip connection (C4) packaging.
In flip chip packaging technology, integrated circuit dies have been turned over. This is the opposite of today's integrated circuit packaging methods using wire bond technology, as shown in FIG. 1A. By turning over the integrated circuit, a ball bond can be used to make a direct electrical connection from the bond pad directly to a pin of the flip-chip package.

【0014】 わかりやすくいうと、図1Bは集積回路ダイ155が図1Aのワイヤ・ボンド
集積回路ダイ105に対してひっくり返されているフリップチップ・パッケージ
151を示している。図1Aのワイヤ・ボンド103と比較すると、フリップチ
ップ・パッケージ151のボール・ボンド153を使用した場合、金属相互接続
部159を通じて集積回路ダイ155の集積回路とパッケージ基板161のピン
157との間の直接接続を増やすことができる。そのため、代表的なワイヤ・ボ
ンド集積回路パッケージング技術を悩ますインダクタンスの問題が低減される。
集積回路ダイ155の周囲にそってしか結合できないワイヤ・ボンド技術とは異
なり、フリップチップ技術では、集積回路ダイ表面のどこにでも接続部を配置す
ることができる。この結果、集積回路へのインダクタンス電力分配が低減する。
これがフリップチップ技術のもう1つの主要な利点となっている。
For clarity, FIG. 1B shows a flip chip package 151 in which the integrated circuit die 155 has been turned over with respect to the wire bond integrated circuit die 105 of FIG. 1A. Compared to the wire bond 103 of FIG. 1A, when using the ball bond 153 of the flip chip package 151, the metal interconnect 159 connects the integrated circuit of the integrated circuit die 155 and the pin 157 of the package substrate 161. Direct connections can be increased. As such, the inductance problem which plagues typical wire bond integrated circuit packaging techniques is reduced.
Unlike wire bond technology, which can only be bonded along the periphery of the integrated circuit die 155, flip chip technology allows the connection to be located anywhere on the surface of the integrated circuit die. As a result, the distribution of inductance power to the integrated circuit is reduced.
This is another major advantage of flip chip technology.

【0015】 デバッグのため集積回路ダイ155の内部ノードにアクセスするフリップチッ
プ・パッケージ151内で集積回路ダイ155をひっくり返した結果は、かなり
難しい問題となった。上述のように、ワイヤ・ボンド技術の現在のデバッグ・プ
ロセスは、一部、集積回路ダイの前側を通して金属相互接続部を直接プローブす
ることに基づいている。しかし、フリップチップ・パッケージング技術では、こ
の前側の方法論は、集積回路ダイがひっくり返っているため実現不可能である。
たとえば、図1Bに示されているように、従来の方法でプローブする目的で金属
相互接続部159にアクセスしようにも、パッケージ基板161がじゃまである
。その代わり、集積回路の拡散部領域163を形成するP−N接合には、集積回
路ダイ155の半導体基板の裏面165を通じてアクセスすることができる。
[0015] The result of flipping the integrated circuit die 155 in a flip-chip package 151 that accesses the internal nodes of the integrated circuit die 155 for debugging has been a rather difficult problem. As mentioned above, current debug processes for wire bond technology are based, in part, on probing metal interconnects directly through the front side of an integrated circuit die. However, with flip-chip packaging technology, this frontside methodology is not feasible due to the flipped integrated circuit die.
For example, as shown in FIG. 1B, the package substrate 161 is jammed to access the metal interconnect 159 for the purpose of probing in a conventional manner. Instead, the PN junction forming the diffusion region 163 of the integrated circuit can be accessed through the backside 165 of the semiconductor substrate of the integrated circuit die 155.

【0016】 図2は、入力205と207および出力209を備える回路203を含む集積
回路201の概略図例である。図2に示されているように、入力205は回路2
11によって生成され、入力207は回路213によって生成される。図2に示
されている概略図例は、集積回路ダイに含めることができる異なる無数の集積回
路の組み合わせのうちの1つに過ぎないことは理解されるであろう。
FIG. 2 is a schematic diagram example of an integrated circuit 201 including a circuit 203 having inputs 205 and 207 and an output 209. As shown in FIG. 2, input 205 is
11 and input 207 is generated by circuit 213. It will be appreciated that the example schematic shown in FIG. 2 is only one of the myriad different combinations of integrated circuits that can be included in an integrated circuit die.

【0017】 回路設計者が集積回路201をデバッグすると仮定すると、入力205と20
7および出力209からの信号をプローブするのが望ましいと思われる。さらに
、図2の入力205、入力207および出力209と関連する金属接続部が図1
Bの金属相互接続部159に対応すると仮定する。この図で、金属相互接続部1
59は拡散部領域163によってじゃまされているため、金属相互接続部159
へのアクセスは制限されている。その結果、回路設計者は従来の技術を使用して
金属相互接続部をプローブすることはできない。
Assuming that the circuit designer is debugging integrated circuit 201, inputs 205 and 20
It may be desirable to probe the signals from 7 and output 209. In addition, the metal connections associated with input 205, input 207 and output 209 of FIG.
Assume that it corresponds to B metal interconnect 159. In this figure, the metal interconnect 1
59 is disturbed by diffusion region 163 so that metal interconnect 159
Access to is restricted. As a result, circuit designers cannot probe metal interconnects using conventional techniques.

【0018】 ある場合には、図1Bの拡散部領域163を通して図2の入力205、入力2
07および出力209をプローブすることもできない。特に、拡散部領域163
が能動的順方向バイアス・トランジスタ拡散部の場合、プローブする目的で裏面
165を通して集積回路ダイ155の半導体基板に対しミリングし、拡散部領域
163の1つの露出させると、順方向バイアスP−N接合が損傷する。さらに、
拡散部領域163の間の横方向の間隔は多くの場合、プローブする目的で裏面1
65から集積回路ダイ155の半導体基板をミリングして離すには不充分である
。たとえば、拡散部領域163は間隔が密なため、ミリングで特定の拡散部領域
163を露出させると付近の構造および/または拡散部領域が不必要に破壊され
ることが多々ある。
In some cases, input 205, input 2 of FIG. 2 through diffuser region 163 of FIG. 1B.
07 and output 209 also cannot be probed. In particular, the diffusion region 163
Is an active forward biased transistor diffusion, milling through the back surface 165 to the semiconductor substrate of the integrated circuit die 155 for probing purposes and exposing one of the diffusion regions 163 to form a forward biased PN junction Is damaged. further,
The lateral spacing between diffuser regions 163 is often the backside 1 for probing purposes.
It is not enough to mill the semiconductor substrate of integrated circuit die 155 away from 65. For example, because the diffusion regions 163 are closely spaced, exposing a particular diffusion region 163 by milling often unnecessarily destroys nearby structures and / or diffusion regions.

【0019】 図2に戻り、静電放電(ESD)保護ダイオード217が入力207とアース
との間に結合されていることに注目する。当業者にはよく知られているように、
ダイオード217などのESD保護ダイオードは、トランジスタのゲートからア
ースへの短いESD経路を実現する拡散領域が付近にないという状況でトランジ
スタの入力ゲートに結合されることがある。たとえば、回路211のトランジス
タの拡散部領域(図示せず)は、入力205でトランジスタのゲートからアース
への付近のESD経路を実現している。したがって、ESD保護ダイオードは入
力205のところには配置されない。対照的に、回路213の拡散領域(図示せ
ず)は、入力207に結合されている入力ゲートから比較的離れており、そのた
め、入力207と関連する金属と拡散部の比が高くなる。したがって、ESD保
護ダイオード217を入力207とアースの間に置くことで、入力207に結合
されているゲートに対しESD発生を防止することができる。ESDの発生から
保護する必要のある入力ゲートが出力209のところにないので、出力209に
結合されているESD保護ダイオードはないことに注意されたい。
Returning to FIG. 2, note that an electrostatic discharge (ESD) protection diode 217 is coupled between input 207 and ground. As is well known to those skilled in the art,
An ESD protection diode, such as diode 217, may be coupled to the input gate of the transistor in situations where there is no nearby diffusion region that provides a short ESD path from the gate of the transistor to ground. For example, the transistor diffusion region (not shown) of circuit 211 implements a near ESD path at input 205 from the transistor gate to ground. Therefore, no ESD protection diode is located at input 205. In contrast, the diffusion region (not shown) of circuit 213 is relatively far away from the input gate coupled to input 207, thereby increasing the metal to diffusion ratio associated with input 207. Therefore, by placing the ESD protection diode 217 between the input 207 and the ground, it is possible to prevent the occurrence of ESD for the gate coupled to the input 207. Note that there is no ESD protection diode coupled to output 209 since there is no input gate at output 209 that needs to be protected from an ESD event.

【0020】 要するに、ダイオード217などのESD保護ダイオードは一般に、金属と拡
散部の比が比較的高い集積回路入力にのみ配置される。ESD保護ダイオードは
一般に、従来技術では、金属と拡散部の比が比較的低い集積回路出力にも集積回
路入力にも配置されない。
In summary, ESD protection diodes, such as diode 217, are typically only placed on integrated circuit inputs with a relatively high metal to diffusion ratio. ESD protection diodes are typically not located in the prior art on integrated circuit outputs or integrated circuit inputs with relatively low metal to diffusion ratios.

【0021】 前記を考慮すると、望ましいものは、集積回路をプローブするための改良され
た方法と機器である。このような方法と機器があれば、最新のフリップチップ・
パッケージ集積回路の裏面を通して信号をプローブすることができる。さらに、
このような方法と機器があれば、集積回路の入力および出力信号の両方をプロー
ブすることもできる。
In view of the foregoing, what is desired is an improved method and apparatus for probing integrated circuits. With such methods and equipment, the latest flip chip
Signals can be probed through the backside of the packaged integrated circuit. further,
With such methods and equipment, it is also possible to probe both the input and output signals of the integrated circuit.

【0022】 (発明の概要) 集積回路をプローブする方法と機器を開示する。一実施態様では、プローブ構
造について記述しており、集積回路ダイの誘電分離層に配置された信号線とその
信号線に結合された受動拡散部を含む。受動拡散部は、集積回路ダイの半導体基
板に配置され、その横方向の間隔は、集積回路ダイの半導体基板内に配置された
もっとも近い能動拡散部から半導体基板内で少なくとも約1.0ミクロン離す。
本発明の追加機能と利点は、以下に述べる詳細な説明、図、および請求項から明
白であろう。
SUMMARY OF THE INVENTION A method and apparatus for probing integrated circuits is disclosed. In one embodiment, a probe structure is described that includes a signal line disposed in a dielectric isolation layer of an integrated circuit die and a passive diffusion coupled to the signal line. The passive diffusion is located on the semiconductor substrate of the integrated circuit die and is laterally spaced at least about 1.0 microns within the semiconductor substrate from a nearest active diffusion located within the semiconductor substrate of the integrated circuit die. .
Additional features and advantages of the invention will be apparent from the following detailed description, figures, and claims.

【0023】 本発明は、例を用いて説明されるが、添付図面による制限はない。The present invention will now be described by way of example and not by way of limitation in the accompanying drawings.

【0024】 (詳細な説明) 集積回路をプローブする方法と機器を開示する。以下の説明では、本発明を完
全に理解できるように多数の具体的詳細を述べる。しかし、当業者であれば、本
発明を実施するにあたって特定の詳細を必要としないことは明白であろう。他の
例では、よく知られている材料または方法については、本発明を曖昧にしないた
め詳しく説明しない。本発明の実施形態を表す図は図3〜6に示されているが、
これらの図は発明を限定することが目的ではない。ここで述べた特定のステップ
は、本発明を明確に理解できるようにし、所望の結果を得るためにどのようにし
て本発明を実施するかということに関するさまざまな実施形態を図解することの
みを目的としている。この説明のために、半導体基板は半導体デバイスの製造で
使用されている任意の材料を含む基板でよい。
DETAILED DESCRIPTION A method and apparatus for probing integrated circuits is disclosed. In the following description, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, it will be apparent to one skilled in the art that the specific details are not required in order to practice the invention. In other instances, well-known materials or methods have not been described in detail so as not to obscure the present invention. Figures representing embodiments of the present invention are shown in FIGS.
These figures are not intended to limit the invention. The specific steps described herein are only intended to provide a clear understanding of the invention and to illustrate the various embodiments of how to practice the invention to achieve the desired result. And For purposes of this description, a semiconductor substrate may be a substrate that includes any material used in the manufacture of semiconductor devices.

【0025】 本発明は、電子ビーム、イオン・ビーム、機械およびその他のよく知られてい
る類似のプローブ手法とともに使用できる新規性のあるプローブ構造を実現する
方法と機器を対象とする。前記のように、集積回路ダイの前面を通る信号線をプ
ローブする機能は、ロジック、タイミング、スピード・パス、または新規開発の
マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、メモリ・チップなどと関連するそ
の他の問題をデバッグするのに役立つ技術である。図1Aと図1Bにそれぞれ示
されているように、パッケージング技術はワイヤ・ボンド技術からフリップチッ
プ技術への移行を続けており、集積回路ダイの裏面を通して信号をプローブする
機能を開発することが望まれている。
The present invention is directed to a method and apparatus for implementing a novel probe structure that can be used with electron beam, ion beam, mechanical, and other well-known similar probe techniques. As mentioned above, the ability to probe signal lines passing through the front of the integrated circuit die can be used to debug logic, timing, speed paths, or other issues associated with newly developed microprocessors, microcontrollers, memory chips, etc. It is a technique that can help you. As shown in FIGS. 1A and 1B, respectively, the packaging technology continues to transition from wire bond technology to flip chip technology, and it is possible to develop the ability to probe signals through the backside of an integrated circuit die. Is desired.

【0026】 図3は、本発明の教示に従って受動プローブ構造319、321および323
を含む集積回路301の概略図である。図の実施形態では、集積回路301はフ
リップチップ実装集積回路ダイに含まれている。集積回路301は、入力305
、入力307および出力309を備える回路303を含む。入力305は、回路
311の出力を受信するように結合されており、入力307は、回路313の出
力を受信するように結合されている。プローブ構造319は、入力305でトラ
ンジスタの入力ゲートに結合され、プローブ構造321は、入力307でトラン
ジスタの入力ゲートに結合され、プローブ構造323は、出力309で出力トラ
ンジスタのドレインとソースに結合されている。図3に示されている概略図例も
本発明の教示に従ってプローブすることができる異なる無数の集積回路の組み合
わせのうちの1つに過ぎないことが理解されるであろう。
FIG. 3 illustrates passive probe structures 319, 321 and 323 in accordance with the teachings of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram of an integrated circuit 301 including: In the illustrated embodiment, integrated circuit 301 is included in a flip-chip mounted integrated circuit die. The integrated circuit 301 has an input 305
, An input 307 and an output 309. Input 305 is coupled to receive the output of circuit 311 and input 307 is coupled to receive the output of circuit 313. Probe structure 319 is coupled at input 305 to the input gate of the transistor, probe structure 321 is coupled at input 307 to the input gate of the transistor, and probe structure 323 is coupled at output 309 to the drain and source of the output transistor. I have. It will be understood that the example schematic shown in FIG. 3 is also just one of the myriad different combinations of integrated circuits that can be probed in accordance with the teachings of the present invention.

【0027】 プローブ構造319、321および323がある場合、入力305、入力30
7および出力309へのプローブ・アクセスは、本発明の教示に従って、フリッ
プチップ・パッケージ集積回路の裏面を通して行うことができる。プローブ構造
319、321および323がない場合、入力305、入力307および出力3
09へのプローブ・アクセスは、集積回路ダイの裏面を通して行うことはできな
い。図2についてすでに述べたように、集積回路ダイの前面から入力205、入
力207および出力209に対応する信号線へのアクセスは、パッケージ基板で
じゃまされる。さらに、集積回路ダイの裏面からの信号線へのアクセスは、半導
体基板のさまざまな拡散部によりじゃまされることがある。
If there are probe structures 319, 321 and 323, input 305, input 30
Probe access to 7 and output 309 can be made through the backside of the flip-chip package integrated circuit in accordance with the teachings of the present invention. Without probe structures 319, 321 and 323, input 305, input 307 and output 3
Probe access to 09 is not possible through the back of the integrated circuit die. As already described for FIG. 2, access to the signal lines corresponding to inputs 205, inputs 207 and outputs 209 from the front of the integrated circuit die is interrupted by the package substrate. Further, access to signal lines from the backside of the integrated circuit die may be disturbed by various diffusions in the semiconductor substrate.

【0028】 場合によっては、図2のESD保護ダイオード217が、入力207へのアク
セスをある程度制限することがあることに注意する必要がある。しかし、ESD
保護ダイオードは、一般に、金属と拡散部の比が高い集積回路入力のみに限定さ
れるため、入力205と入力209に対し類似のアクセスはない。さらに、集積
回路のデバイス密度は上昇する傾向にあるため、ESD保護ダイオードはいっそ
う縮小し、集積回路ダイの横方向間隔が最小になるように他の拡散部の近くにぎ
っしりと詰め込まれる。その結果、たとえば図2のESD保護ダイオード217
などのESD保護ダイオードから信号をプローブするのが困難、あるいは不可能
ですらあるのがふつうである。
It should be noted that in some cases, the ESD protection diode 217 of FIG. 2 may restrict access to the input 207 to some extent. However, ESD
The protection diodes are generally limited to only those integrated circuit inputs having a high metal to diffusion ratio, so there is no similar access to inputs 205 and 209. In addition, as the device density of integrated circuits tends to increase, the ESD protection diodes are shrinking and are tightly packed near other diffusions to minimize the lateral spacing of the integrated circuit dies. As a result, for example, the ESD protection diode 217 of FIG.
It is usually difficult or even impossible to probe signals from ESD protection diodes such as.

【0029】 ESD保護ダイオードをプローブ構造として使用するのが困難であるというの
は、1つにはESD保護ダイオードの比較的小さな拡散部上で取り出された信号
の減衰によりプローブした信号の信号雑音比が低くなっている結果である。さら
に、横方向間隔が最小になるように拡散部を半導体基板内でぎっしりと詰め込む
のがふつうになっているため、プローブした信号内にクロストーク干渉が増え、
さらに信号雑音比が小さくなる。さらに、付近の拡散部および/または構造を損
傷せずにぎっしり詰め込んだESD保護ダイオード拡散部を集積回路ダイの裏面
から露出させるのも困難である。
The difficulty in using an ESD protection diode as a probe structure is partly due to the signal-to-noise ratio of the probed signal due to the attenuation of the signal picked up on the relatively small diffusion of the ESD protection diode. This is the result of having become low. In addition, it is common to pack diffusions tightly in the semiconductor substrate to minimize lateral spacing, increasing crosstalk interference in the probed signal,
Further, the signal-to-noise ratio is reduced. Moreover, it is also difficult to expose a tightly packed ESD protection diode diffusion from the backside of the integrated circuit die without damaging nearby diffusions and / or structures.

【0030】 今説明した受動プローブ点319、321および323の拡散部は、プローブ
される信号の減衰を小さくするために、半導体基板の他の拡散部に比べてオーバ
ーサイズにしてあり、そうすることで、本発明により取得した信号の信号雑音比
を高めている。さらに、プローブ構造319、321および323の拡散部領域
は、集積回路ダイの他の拡散部からの横方向間隔を充分にとっており、集積回路
ダイの裏面からアクセスし、付近の拡散部からのクロストーク干渉を低減し、さ
らにここで説明したプローブ構造を本発明の教示に従って露出させたときに半導
体基板への漏れ電流を低減することができる。
The diffusions of the passive probe points 319, 321 and 323 just described are oversized compared to other diffusions of the semiconductor substrate in order to reduce the attenuation of the signal to be probed. Thus, the signal-to-noise ratio of the signal obtained according to the present invention is increased. In addition, the diffusion regions of the probe structures 319, 321 and 323 have sufficient lateral spacing from other diffusions of the integrated circuit die to allow access from the backside of the integrated circuit die and crosstalk from nearby diffusions. Interference can be reduced and leakage current into the semiconductor substrate can be reduced when the probe structure described herein is exposed according to the teachings of the present invention.

【0031】 本発明の一実施形態では、集積回路の入力と出力に結合されている受動プロー
ブ構造は、集積回路設計で使用する、たとえば回路303など、知られている手
法を使用する回路設計者セル・ライブラリに含まれている。そのため、ここで説
明するプローブ構造を含む集積回路は、ここで説明する受動プローブ構造が対応
する入力または出力に結合されているかどうかに応じて、入力または出力からの
信号をプローブすることができる構造を含むように回路設計時に予め設定される
In one embodiment of the present invention, a passive probe structure coupled to the input and output of the integrated circuit is used by the circuit designer using known techniques, such as circuit 303, for use in integrated circuit design. Included in cell library. As such, integrated circuits that include the probe structures described herein can be configured to probe signals from inputs or outputs, depending on whether the passive probe structures described herein are coupled to corresponding inputs or outputs. Is set beforehand at the time of circuit design.

【0032】 他の実施形態では、ここで説明するプローブ構造は、よく知られている手法を
使用する独立の回路要素としてセル・ライブラリに含まれている。この実施形態
では、回路設計者が回路設計時に指定された集積回路入力または出力からの信号
をプローブしたいということを知っている場合に、回路設計者は集積回路の個々
の入力と出力にここで説明した受動プローブ構造を含めることができる。ここで
説明した受動プローブ構造を使用すると、これらのプローブ信号は、フリップチ
ップ実装集積回路ダイの裏面を通して取得することができる。
In another embodiment, the probe structures described herein are included in the cell library as independent circuit elements using well-known techniques. In this embodiment, if the circuit designer knows that he wants to probe the signal from the integrated circuit input or output specified at circuit design time, then the circuit designer can now apply to the individual inputs and outputs of the integrated circuit. The described passive probe structure can be included. Using the passive probe structure described here, these probe signals can be acquired through the backside of the flip-chip mounted integrated circuit die.

【0033】 図4Aは、本発明の教示に従って受動プローブ構造403を備えるフリップチ
ップ実装集積回路ダイ401の断面を示す図である。図4Aに示されている実施
形態からわかるように、プローブ構造403はコンタクト407を通じて信号線
409に結合されている集積回路ダイ401の半導体基板に配置されている受動
拡散部405を含む。この開示のために、受動拡散部は単に、信号アクセス位置
を規定するため半導体基板内に配置された拡散部と解釈としてよい。一実施形態
では、信号線409は金属、ポリシリコンなどの導電性材料でできている。一実
施形態では、集積回路ダイ401の半導体基板は、シリコンを含む。他の実施形
態では、信号線409は集積回路ダイ401の誘電分離層に配置され、能動拡散
部411に結合されている。他の実施形態では、能動拡散部411は、トランジ
スタ、キャパシタ、または集積回路デバッガによる信号の取り出し元であるその
他の集積回路素子の一部でよい。信号線409は、回路設計者がプローブ信号を
取りだそうとしている集積回路素子に結合することができることに注意されたい
。この開示のためには、能動拡散部は集積回路の通常動作時に機能が能動状態に
なる半導体基板内に配置されている拡散部として解釈できる。
FIG. 4A illustrates a cross-section of a flip-chip mounted integrated circuit die 401 with a passive probe structure 403 in accordance with the teachings of the present invention. As can be seen from the embodiment shown in FIG. 4A, the probe structure 403 includes a passive diffusion 405 located on the semiconductor substrate of the integrated circuit die 401 coupled to the signal line 409 through a contact 407. For the purposes of this disclosure, a passive diffuser may simply be interpreted as a diffuser located in a semiconductor substrate to define signal access locations. In one embodiment, signal lines 409 are made of a conductive material such as metal, polysilicon, and the like. In one embodiment, the semiconductor substrate of integrated circuit die 401 includes silicon. In another embodiment, signal line 409 is located on the dielectric isolation layer of integrated circuit die 401 and is coupled to active diffusion 411. In other embodiments, active diffusion 411 may be part of a transistor, capacitor, or other integrated circuit element from which an integrated circuit debugger derives a signal. Note that signal line 409 can be coupled to the integrated circuit element from which the circuit designer is trying to retrieve the probe signal. For the purposes of this disclosure, an active diffuser can be interpreted as a diffuser located in a semiconductor substrate that becomes active during normal operation of the integrated circuit.

【0034】 一実施形態では、受動拡散部405は、半導体基板内の他の能動トランジスタ
拡散部に関してオーバーサイズになっている。一実施形態では、受動拡散部40
5は断面積が少なくともX2平方ミクロンで、最小幅が少なくともXミクロンで ある。一実施形態では、Xは少なくとも1ミクロンである。受動拡散部が充分な
断面積を持つようにすることで、プローブ時の受動拡散部405上のプローブ信
号の減衰を低減し、プローブされる信号の信号雑音比を高める。
In one embodiment, passive diffusion 405 is oversized with respect to other active transistor diffusions in the semiconductor substrate. In one embodiment, the passive diffuser 40
5, at least X 2 square microns in cross-sectional area, the minimum width is at least X microns. In one embodiment, X is at least 1 micron. By making the passive diffusion unit have a sufficient cross-sectional area, attenuation of the probe signal on the passive diffusion unit 405 at the time of probing is reduced, and the signal-to-noise ratio of the probed signal is increased.

【0035】 他の実施形態では、受動拡散部405は、一番近い拡散部、たとえば能動拡散
部411と413などから横方向に少なくともYミクロンの間隔をあけられる。
一実施形態では、Yは少なくとも1.0ミクロンである。ここで説明した受動拡
散部405の横方向の間隔により、能動拡散部411および413などの隣接留
拡散部からのクロストーク干渉は低減され、プローブするためプローブ構造40
3にアクセスしたときに能動拡散部411および413などの付近の拡散部をで
きるだけ傷つけないようにして集積回路ダイ401の裏面から受動拡散部405
にプローブ・アクセスできるようになる。
In another embodiment, passive diffuser 405 is laterally spaced from the nearest diffuser, such as active diffusers 411 and 413, by at least Y microns.
In one embodiment, Y is at least 1.0 micron. Due to the lateral spacing of the passive diffusions 405 described herein, crosstalk interference from adjacent diffusions, such as active diffusions 411 and 413, is reduced, and the probe structure 40 is used for probing.
When access is made to the passive diffusion portion 405 from the back surface of the integrated circuit die 401, the diffusion portions near the active diffusion portions 411 and 413 are prevented from being damaged as much as possible.
Probe access to

【0036】 一実施形態では、プローブ構造403は、赤外線光子ビーム・プローブ・ツー
ルを使用してシリコン半導体基板の裏面を通してプローブされる。図4Bは、赤
外線レーザ・ビーム421でプローブ構造403をプローブする実施形態を示し
ている。シリコン半導体基板の裏面を使用する赤外線光子ビーム・プローブ手法
については、本出願の譲受人に譲渡されている、1996年12月12日出願の
「Method and Apparatus Using an Infra
red Laser Based Optical Probe for Me
asuring Electric Fields Directly Fro
m Active Regions in an Integrated Ci
rcuit」という名称の同時係属出願第08/766,149号で説明されて
いる。
In one embodiment, probe structure 403 is probed through the backside of a silicon semiconductor substrate using an infrared photon beam probe tool. FIG. 4B shows an embodiment where the probe structure 403 is probed with an infrared laser beam 421. An infrared photon beam probing technique using the backside of a silicon semiconductor substrate is described in "Method and Apparatus Using an Infra" filed on December 12, 1996, which is assigned to the assignee of the present application.
red Laser Based Optical Probe for Me
asuring Electric Fields Directly Fro
m Active Regions in an Integrated Ci
rcuit ”described in co-pending application Ser. No. 08 / 766,149.

【0037】 本発明の他の実施形態では、プローブ構造403はプローブするためにアクセ
スできるように露出している。一実施形態では、プローブ構造403は、たとえ
ば、電子ビーム・プローブ・ツール、イオン・ビーム・プローブ・ツール、また
は光子ビーム・プローブ・ツールなどの粒子ビーム・プローブ・ツールを使用し
てプローブすることができる。他の実施形態では、機械式プローブ・ツールを使
用して、プローブ構造403にアクセスすることができる。フリップチップ・パ
ッケージ集積回路ダイに対し機械式プローブを使用する有用な手法については、
本出願の譲受人に譲渡されている____年__月__日出願の「Method
and Apparatus Providing a Mechanica
l Probe Structure in an Integrated C
ircuit Die」という名称の同時係属出願第_______号で説明さ
れている。
In another embodiment of the present invention, probe structure 403 is exposed so as to be accessible for probing. In one embodiment, probe structure 403 may be probed using a particle beam probe tool, such as, for example, an electron beam probe tool, an ion beam probe tool, or a photon beam probe tool. it can. In other embodiments, the probe structure 403 can be accessed using a mechanical probe tool. For a useful technique for using mechanical probes on flip-chip packaged integrated circuit dies, see
“Method” of ______________________________________ as
and Apparatus Providing a Mechanica
l Probe Structure in an Integrated C
described in co-pending application number _______________.

【0038】 一実施形態では、プローブ構造403をプローブするため露出させたときに、
フリップチップ実装集積回路ダイ401はプローブ構造403の上の領域内で最
初に薄くなっている。本発明のこの側面は、図4Bに示されているが、集積回路
ダイ401の裏面部分415はプローブ構造403の上で裏面419から取り除
かれている。一実施形態では、集積回路ダイ401は、よく知られている手法を
使用して、約200ミクロンの厚さまで全体的に薄くなっている。他の実施形態
では、集積回路ダイ401は、よく知られている手法を使用して、プローブ構造
403の上の領域内に局所的に溝を掘ることができる。フリップチップ・パッケ
ージ集積回路ダイを薄くし、フリップチップ・パッケージ集積回路ダイの裏面か
ら回路にアクセスする有用な手法は、現在は放棄されている1994年11月2
3日出願の第08/344,149号の継続出願である本出願の譲受人に譲渡さ
れている1996年10月2日出願の「A Method of Access
ing the Circuitry on a Semiconductor
Substrate from the Bottom of the Se
miconductor Substrate」という名称の同時係属出願第0
8/724,223号で説明されていることに注意されたい。
In one embodiment, when the probe structure 403 is exposed for probing,
Flip-chip mounted integrated circuit die 401 is initially thinner in the area above probe structure 403. This aspect of the invention is shown in FIG. 4B, where the back surface portion 415 of the integrated circuit die 401 has been removed from the back surface 419 above the probe structure 403. In one embodiment, the integrated circuit die 401 has been generally thinned to a thickness of about 200 microns using well-known techniques. In other embodiments, the integrated circuit die 401 can be locally trenched in the region above the probe structure 403 using well-known techniques. A useful technique for thinning a flip-chip packaged integrated circuit die and accessing the circuit from the backside of the flip-chip packaged integrated circuit die is now abandoned November 2, 1994.
"A Method of Access," filed October 2, 1996, assigned to the assignee of the present application, which is a continuation of 08 / 344,149 filed on 3rd.
ing the Circuitry on a Semiconductor
Substrate from the Bottom of the Se
co-pending application no.
Note that this is described in U.S. Pat. No. 8,724,223.

【0039】 図4Bに示されている薄くするステップの後に、プローブ構造403の上の半
導体基板の一部417をミリングして、プローブ構造403を露出させ、裏面4
19から受動拡散部405、またはコンタクト407、またはその両方が露出す
るようにする。本発明のこの側面は、図4Cに示されている。図4Cからわかる
ように、プローブ構造403は、粒子ビーム423とともによく知られている手
法を使用してプローブすることができる。粒子ビームは、光子ビーム、イオン・
ビーム、電子ビームなどでよい。
After the thinning step shown in FIG. 4B, a portion 417 of the semiconductor substrate above the probe structure 403 is milled to expose the probe structure 403 and
19 to expose the passive diffusion portion 405 and / or the contact 407. This aspect of the invention is shown in FIG. 4C. As can be seen from FIG. 4C, the probe structure 403 can be probed using well-known techniques with the particle beam 423. The particle beam is a photon beam, an ion beam,
A beam, an electron beam or the like may be used.

【0040】 一実施形態では、プローブ構造403は、たとえば集束イオン・ビーム・ミリ
ング・ツールなどのよく知られている切削手法を使用して露出される。一実施形
態では、集束イオン・ビーム・ミリング・ツールにガリウム・イオンを使用して
いる。集積回路をミリングしている間のエンドポインティングに役立つ手法は、
本出願の譲受人に譲渡されている1996年12月20日出願の「Method
and Apparatus for Providing Endpoin
ting While Milling an Integrated Cir
cuit」という名称の同時係属出願第08/771,712号で説明されてい
ることに注意されたい。
In one embodiment, probe structure 403 is exposed using well-known cutting techniques, such as, for example, a focused ion beam milling tool. In one embodiment, gallium ions are used in the focused ion beam milling tool. Techniques that help in pointing while milling an integrated circuit are:
“Method, filed December 20, 1996, assigned to the assignee of the present application.
and Apparatus for Providing Endpoin
ting While Milling an Integrated Cir
Note that it is described in co-pending application Ser. No. 08 / 771,712 entitled "quit."

【0041】 図4Aに関して説明したように、能動拡散部411および413などの隣接す
る拡散部からの受動拡散部405の横方向の間隔を広げると、じゃまされること
なく裏面419からプローブ構造403にアクセスすることができるため、ミリ
ングプロセスで能動拡散部411および413などの付近の拡散部をできるだけ
損傷せずに集積回路ダイ401の裏面から部分417を取り除くことができる。
さらに、横方向の間隔を広げることで、受動拡散部405から集積回路ダイ40
1の付近の半導体基板へのアースにショートする危険性も減る。特に、本発明の
一実施形態では、ガリウム・イオンを使用する集束イオン・ビーム・ミリング・
ツールを使用して受動拡散部405を露出させる。したがって、集束イオン・ビ
ーム・ミリング・ツールは、受動拡散部405のミリングプロセスで隣接する誘
電分離層内にガリウムを注入する。能動拡散部411および413などの付近の
拡散部からの受動拡散部405の間隔を充分に取ることで、受動拡散部405の
上の開口部の横方向サイズを充分に大きくし、受動拡散部405を露出させてい
る間に集束イオン・ビーム・ツールで埋め込まれたガリウムを通じて受動拡散部
405から集積回路ダイ401の半導体基板の残り部分への漏れ電流を低減する
ことができる。
As described with respect to FIG. 4A, increasing the lateral spacing of the passive diffusion 405 from adjacent diffusions, such as active diffusions 411 and 413, allows the probe structure 403 from the back surface 419 to be unimpeded. Because of the accessibility, portions 417 can be removed from the back surface of integrated circuit die 401 without damaging nearby diffusions such as active diffusions 411 and 413 during the milling process as much as possible.
Further, by increasing the lateral spacing, the passive diffusion unit 405 can be
The risk of shorting to ground to the semiconductor substrate near 1 is also reduced. In particular, in one embodiment of the present invention, focused ion beam milling using gallium ions.
The passive diffusion 405 is exposed using a tool. Therefore, the focused ion beam milling tool implants gallium into the adjacent dielectric isolation layer in the process of milling the passive diffusion 405. By providing a sufficient space between the passive diffusion unit 405 and the diffusion units near the active diffusion units 411 and 413, the lateral size of the opening above the passive diffusion unit 405 is sufficiently increased, and the passive diffusion unit 405 Can reduce leakage current from the passive diffusion 405 to the rest of the semiconductor substrate of the integrated circuit die 401 through gallium embedded with a focused ion beam tool while exposing the substrate.

【0042】 図5は、本発明の教示に従って受動プローブ構造503および505を示すフ
リップチップ・パッケージ集積回路ダイ501の上面図である。図5に示されて
いる実施形態では、受動プローブ構造503および505は、集積回路ダイ50
1の半導体基板内に配置されている受動拡散部507および509を含む。一実
施形態では、受動拡散部507と509は、Pウェル内のN+拡散部である。他
の実施形態では、受動拡散部507と509は、Nウェル内のP+拡散部である
。図5に示されているように、受動拡散部507は幅が少なくともXミクロンで
、ここで説明したプローブ構造から取り出された信号の減衰を低減できる最小の
断面積を持つ。さらに、図5に示されているように、受動プローブ構造503お
よび505の受動拡散部507および509の相互の横方向の間隔は少なくとも
Dミクロンとし、前記のクロストーク干渉と漏れ電流の発生をできるだけ抑える
。一実施形態では、Dは少なくとも1.0ミクロンである。図5に示されている
ように、受動プローブ構造503および505の受動拡散部507および509
は、もっとも近い能動拡散部511および513からの横方向の間隔が少なくと
もYミクロンである。
FIG. 5 is a top view of a flip chip packaged integrated circuit die 501 showing passive probe structures 503 and 505 in accordance with the teachings of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 5, passive probe structures 503 and 505 are integrated circuit die 50.
And passive diffusion portions 507 and 509 disposed in one semiconductor substrate. In one embodiment, passive diffusions 507 and 509 are N + diffusions in a P-well. In another embodiment, passive diffusions 507 and 509 are P + diffusions in the N-well. As shown in FIG. 5, passive diffusion 507 is at least X microns wide and has a minimum cross-sectional area that can reduce attenuation of signals extracted from the probe structures described herein. Further, as shown in FIG. 5, the passive diffusion portions 507 and 509 of the passive probe structures 503 and 505 are spaced apart from each other by at least D microns to minimize the crosstalk interference and the generation of the leakage current. suppress. In one embodiment, D is at least 1.0 micron. As shown in FIG. 5, passive diffusion portions 507 and 509 of passive probe structures 503 and 505 are provided.
Has a lateral spacing from the nearest active diffusions 511 and 513 of at least Y microns.

【0043】 図5に示されている実施形態の受動拡散部507は、コンタクト515を通じ
て信号線517に結合され、信号線517に流れる信号をプローブすることがで
きるようになっている。受動拡散部509は、コンタクト521を通じて信号線
519に結合され、信号線519に流れる信号をプローブすることができるよう
になっている。信号線517と519は、集積回路の入力または出力、あるいは
注目している他の任意の集積回路ノードに結合することができる。したがって、
信号線517および519は、他のトランジスタ(図示せず)の入力ゲートまた
は他のトランジスタ(図示せず)の出力ドレインまたはソースに直接、結合する
ことができる。
The passive diffusion unit 507 of the embodiment shown in FIG. 5 is coupled to the signal line 517 through the contact 515 so as to be able to probe a signal flowing through the signal line 517. The passive diffusion unit 509 is coupled to the signal line 519 through the contact 521 so that a signal flowing through the signal line 519 can be probed. Signal lines 517 and 519 can be coupled to an input or output of the integrated circuit, or any other integrated circuit node of interest. Therefore,
The signal lines 517 and 519 can be directly coupled to the input gate of another transistor (not shown) or the output drain or source of another transistor (not shown).

【0044】 図5はさらに、信号線529を通じてトランジスタ527の入力ゲート525
に結合されているESD保護ダイオード523を示している。図5からわかるよ
うに、付近の拡散部からのESD保護ダイオード523の拡散の横方向間隔は、
クロストーク干渉を低減するには不充分である。さらに、ESD保護ダイオード
523の拡散部の断面積が比較的狭いことで、ESD保護ダイオード523を通
して取り出される信号の減衰が過剰な大きさになる。さらに、ESD保護ダイオ
ード523の拡散部と付近の拡散部との間の横方向間隔は比較的狭いので、付近
のトランジスタ527の拡散部を損傷せずにプローブするためESD保護ダイオ
ード523の拡散部を露出することは非常に困難であるか、あるいは不可能な場
合もある。さらに、集束イオン・ビーム・ミリング・ツールを使用し、付近の拡
散部を損傷せずにESD保護ダイオード523の拡散部を露出させることに成功
したとしても、埋め込まれたイオンを通じてESD保護ダイオード523の拡散
部から半導体基板に漏れる電流は受け入れがたいほど大きい場合がある。
FIG. 5 further shows the input gate 525 of the transistor 527 through the signal line 529.
Are shown coupled to the ESD protection diode 523. As can be seen from FIG. 5, the lateral spacing of the diffusion of the ESD protection diode 523 from the nearby diffusion is:
It is not enough to reduce crosstalk interference. Further, the relatively small cross-sectional area of the diffusion portion of the ESD protection diode 523 causes excessive attenuation of the signal extracted through the ESD protection diode 523. Furthermore, since the lateral spacing between the diffusion of the ESD protection diode 523 and the nearby diffusion is relatively narrow, the diffusion of the ESD protection diode 523 is probed without damaging the diffusion of the transistor 527 nearby. Exposure can be very difficult or impossible. Furthermore, even if a focused ion beam milling tool is used to successfully expose the diffusion of the ESD protection diode 523 without damaging nearby diffusions, the ESD protection diode 523 may be exposed through the implanted ions. The current leaking from the diffusion to the semiconductor substrate may be unacceptably large.

【0045】 それとは対照的に、受動プローブ構造503および505の受動拡散部507
および509は、寸法をオーバーサイズに取ってあり、またESD保護ダイオー
ド523に比較して横方向の間隔を広くしているため、プローブ信号の減衰が低
減し、クロストーク干渉も減っている。さらに、受動拡散部507と509と他
の構造との横方向の間隔が広がったため、集積回路ダイの裏面から受動拡散部5
07および509を露出させ、しかも半導体基板内の漏れ電流を減らし、付近の
構造に対する損傷を抑えることができる。
In contrast, passive diffusion 507 of passive probe structures 503 and 505
And 509 are oversized in size and have wider lateral spacing compared to the ESD protection diode 523, which reduces probe signal attenuation and reduces crosstalk interference. In addition, because the lateral spacing between the passive diffusions 507 and 509 and other structures has increased, the passive diffusion 5
07 and 509 can be exposed, leakage current in the semiconductor substrate can be reduced, and damage to nearby structures can be suppressed.

【0046】 図6の流れ図601は、本発明の教示に従って実行するステップを示す図であ
り、これにより、集積回路ダイの裏面を通して集積回路をプローブすることがで
きる。処理ブロック603に示されているように、受動拡散部は集積回路ダイ内
の注目する信号線に結合されている。処理ブロック605および607に示され
ているように、受動拡散部はオーバーサイズになっており、半導体ダイ内では横
方向に間隔をあけられているため、クロストーク干渉を減らし、集積回路ダイの
裏面を通して受動拡散部を露出することができる。受動拡散部をプローブに使用
する場合、処理ブロック609で説明されているように、集積回路ダイの裏面か
ら半導体を薄くする。次に、処理ブロック611および613に示されているよ
うに、本発明の実施形態に従って、受動拡散部を集積回路ダイの裏面から露出し
、信号を受動拡散部から取り出す。
FIG. 6 is a flow chart 601 illustrating steps performed in accordance with the teachings of the present invention, which allows the integrated circuit to be probed through the backside of the integrated circuit die. As shown in processing block 603, the passive diffuser is coupled to the signal line of interest in the integrated circuit die. As shown in processing blocks 605 and 607, the passive diffusions are oversized and laterally spaced within the semiconductor die to reduce crosstalk interference and reduce the backside of the integrated circuit die. Through which the passive diffusion portion can be exposed. If a passive diffuser is used for the probe, the semiconductor is thinned from the back of the integrated circuit die as described in processing block 609. Next, as shown in processing blocks 611 and 613, in accordance with an embodiment of the present invention, the passive diffuser is exposed from the backside of the integrated circuit die and signals are extracted from the passive diffuser.

【0047】 こうして、説明した内容は、フリップチップ実装集積回路ダイの裏面を通して
集積回路から信号をプローブするための方法と機器についてである。前記の詳し
い説明では、具体的な実施形態に関して本発明の方法と機器を説明した。しかし
、本発明の広い精神と範囲から逸脱することなくさまざまな修正および変更を加
えられることは明白であろう。したがって、本明細書と図は、制限的なものでは
なく、説明的なものであると見なすべきである。
Thus, what has been described is a method and apparatus for probing signals from an integrated circuit through the backside of a flip-chip mounted integrated circuit die. In the foregoing detailed description, the methods and apparatus of the present invention have been described with reference to specific embodiments. However, it will be apparent that various modifications and changes can be made without departing from the broad spirit and scope of the invention. Therefore, the specification and figures should be regarded as illustrative rather than restrictive.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1A】 従来技術によるワイヤ・ボンド技術を示す図である。FIG. 1A illustrates a prior art wire bond technique.

【図1B】 従来技術によるフリップチップまたはC4パッケージング技術を示す図である
FIG. 1B illustrates a flip chip or C4 packaging technique according to the prior art.

【図2】 デバッグ時に回路設計者がプローブすることができる入力および出力を備える
集積回路の概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of an integrated circuit with inputs and outputs that can be probed by a circuit designer during debugging.

【図3】 本発明の教示に従ってプローブすることができる入力と出力を備える集積回路
の概略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram of an integrated circuit with inputs and outputs that can be probed in accordance with the teachings of the present invention.

【図4A】 集積回路ダイの他の拡散部領域に関して本発明の教示に基づくプローブ構造の
断面図である。
FIG. 4A is a cross-sectional view of a probe structure in accordance with the teachings of the present invention with respect to another diffusion region of an integrated circuit die.

【図4B】 本発明の教示に従ってプローブ構造を備える集積回路ダイの裏面から全体的に
薄くした、あるいは局所的に溝を掘った、あるいはその両方の集積回路ダイの断
面図である。
FIG. 4B is a cross-sectional view of an integrated circuit die provided with a probe structure in accordance with the teachings of the present invention, which is generally thinned and / or locally grooved from the backside of the integrated circuit die.

【図4C】 本発明の教示に従って露出されているプローブ構造を備える集積回路ダイの断
面図である。
FIG. 4C is a cross-sectional view of an integrated circuit die with a probe structure exposed according to the teachings of the present invention.

【図5】 集積回路ダイ内の他の集積回路デバイスに関して本発明の教示に基づくプロー
ブ構造を備える集積回路ダイの上面図である。
FIG. 5 is a top view of an integrated circuit die with a probe structure in accordance with the teachings of the present invention with respect to other integrated circuit devices in the integrated circuit die.

【図6】 本発明の教示にしたがって開示されているプローブ構造を使用して集積回路を
プローブするために実行するステップを示す流れ図である。
FIG. 6 is a flowchart illustrating the steps performed to probe an integrated circuit using the disclosed probe structure in accordance with the teachings of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/66 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AZ,BA,BB,BG,BR, BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,E E,ES,FI,GB,GE,GH,GM,HR,HU ,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR, KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,M D,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL ,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK, SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,U Z,VN,YU,ZW Fターム(参考) 2G011 AA01 AE22 2G032 AA00 AF07 AF08 4M106 AA02 AD01 AD23 AD26 BA01 BA02 BA03 BA04 BA08 CA01 5F038 CA02 CA10 DT01 DT04 DT12 EZ04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/66 (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GE, GH, GM, H , HU, ID, IL, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZWF terms (reference) 2G011 AA01 AE22 2G032 AA00 AF07 AF08 4M106 AA02 AD01 AD23 AD26 BA01 BA02 BA03 BA04 BA08 CA01 5F038 CA02 CA10 DT01 DT04 DT12 EZ04

Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 集積回路ダイにおけるプローブ構造において、 集積回路ダイの誘電分離層に配置されている信号線と、 集積回路ダイの半導体基板内に信号線に結合されるように配置されている受動
拡散部とを備え、 受動拡散部が、集積回路ダイの半導体基板内に配置されているもっとも近い能
動拡散部から、集積回路ダイの半導体基板内に横方向に少なくとも約1.0ミク
ロンの間隔をあけられていることを特徴とするプローブ構造。
1. A probe structure in an integrated circuit die, comprising: a signal line disposed in a dielectric isolation layer of the integrated circuit die; and a passive line disposed in the semiconductor substrate of the integrated circuit die to be coupled to the signal line. A diffuser, wherein a passive diffuser is laterally spaced at least about 1.0 micron into the integrated circuit die semiconductor substrate from a closest active diffuser located in the integrated circuit die semiconductor substrate. A probe structure characterized by being opened.
【請求項2】 受動拡散部が、半導体基板内に配置されている他のプローブ
構造のもっとも近い他の受動拡散部から、集積回路ダイの半導体基板内に横方向
に少なくとも約1.0ミクロンの間隔をあけられていることを特徴とする請求項
1に記載のプローブ構造。
2. The method of claim 1, wherein the passive diffusion is at least about 1.0 micron laterally into the semiconductor substrate of the integrated circuit die from another closest passive diffusion of another probe structure located within the semiconductor substrate. The probe structure according to claim 1, wherein the probe structure is spaced.
【請求項3】 受動拡散部の断面積が少なくとも約1.0平方ミクロンであ
ることを特徴とする請求項1に記載のプローブ構造。
3. The probe structure according to claim 1, wherein the cross-sectional area of the passive diffusion is at least about 1.0 square microns.
【請求項4】 受動拡散部の幅が少なくとも約1.0ミクロンであることを
特徴とする請求項1に記載のプローブ構造。
4. The probe structure according to claim 1, wherein the width of the passive diffusion is at least about 1.0 micron.
【請求項5】 受動拡散部が集積回路ダイの半導体基板に配置されたPウェ
ル内に配置されているN+拡散部を含むことを特徴とする請求項1に記載のプロ
ーブ構造。
5. The probe structure of claim 1, wherein the passive diffusion includes an N + diffusion located in a P-well located in a semiconductor substrate of the integrated circuit die.
【請求項6】 受動拡散部が集積回路ダイの半導体基板に配置されているN
ウェル内に配置されているP+拡散部を含むことを特徴とする請求項1に記載の
プローブ構造。
6. The N-type wherein a passive diffusion is disposed on a semiconductor substrate of an integrated circuit die.
The probe structure according to claim 1, further comprising a P + diffusion portion disposed in the well.
【請求項7】 集積回路ダイがフリップチップ実装集積回路に含まれ、集積
回路ダイの裏面を通してプローブ構造にアクセスすることを特徴とする請求項1
に記載のプローブ構造。
7. The integrated circuit die of claim 1, wherein the integrated circuit die is included in a flip-chip mounted integrated circuit and the probe structure is accessed through a back surface of the integrated circuit die.
The probe structure according to 1.
【請求項8】 受動拡散部が信号線を通じて直接、集積回路ダイ内に配置さ
れているトランジスタの出力に結合され、トランジスタの出力信号をプローブす
るようになっていることを特徴とする請求項1に記載のプローブ構造。
8. The transistor of claim 1, wherein the passive diffusion is coupled directly to the output of the transistor located in the integrated circuit die through a signal line to probe the output signal of the transistor. The probe structure according to 1.
【請求項9】 受動拡散部が信号線を通じて直接、トランジスタのドレイン
に結合されていることを特徴とする請求項8に記載のプローブ構造。
9. The probe structure according to claim 8, wherein the passive diffusion unit is directly connected to a drain of the transistor through a signal line.
【請求項10】 受動拡散部が信号線を通じて直接、トランジスタのソース
に結合されていることを特徴とする請求項8に記載のプローブ構造。
10. The probe structure according to claim 8, wherein the passive diffusion unit is directly coupled to a source of the transistor through a signal line.
【請求項11】 受動拡散部が信号線を通じて直接、集積回路ダイ内に配置
されているトランジスタの入力に結合されていることを特徴とする請求項1に記
載のプローブ構造。
11. The probe structure according to claim 1, wherein the passive diffuser is coupled directly through a signal line to an input of a transistor located in the integrated circuit die.
【請求項12】 受動拡散部が信号線を通じて直接、トランジスタのゲート
に結合されていることを特徴とする請求項11に記載のプローブ構造。
12. The probe structure according to claim 11, wherein the passive diffusion unit is directly connected to a gate of the transistor through a signal line.
【請求項13】 プローブ構造が集積回路設計時に使用されるセル・ライブ
ラリに含まれていることを特徴とする請求項11に記載のプローブ構造。
13. The probe structure according to claim 11, wherein the probe structure is included in a cell library used when designing an integrated circuit.
【請求項14】 集積回路ダイをプローブする方法であって、 集積回路ダイの半導体基板内に受動拡散部を配置するステップと、 集積回路ダイ内で受動拡散部を信号線に結合するステップと、 集積回路ダイの裏面を通して受動拡散部をプローブするステップと を含む方法。14. A method for probing an integrated circuit die, the method comprising: disposing a passive diffusion in a semiconductor substrate of the integrated circuit die; and coupling the passive diffusion to a signal line in the integrated circuit die. Probing a passive diffusion through the backside of the integrated circuit die. 【請求項15】 集積回路ダイの裏面から集積回路ダイを全体的に薄くする
追加ステップを含み、その薄くするステップをプローブするステップの前に実行
することを特徴とする請求項14に記載の方法。
15. The method of claim 14, including the additional step of generally thinning the integrated circuit die from the backside of the integrated circuit die, wherein the step of thinning is performed prior to the step of probing. .
【請求項16】 受動拡散部に近接した集積回路ダイの裏面から局所的に集
積回路ダイを薄くする追加ステップを含み、その薄くするステップをプローブす
るステップの前に実行することを特徴とする請求項14に記載の方法。
16. The method of claim 1, further comprising the step of thinning the integrated circuit die locally from the backside of the integrated circuit die proximate to the passive diffusion, wherein the thinning step is performed before the probing step. Item 15. The method according to Item 14.
【請求項17】 集積回路ダイの裏面から受動拡散部を露出させる追加ステ
ップを含み、その露出させるステップをプローブするステップの前に実行するこ
とを特徴とする請求項14に記載の方法。
17. The method of claim 14, including the additional step of exposing the passive diffusion from the backside of the integrated circuit die, wherein the exposing step is performed before the step of probing.
【請求項18】 配置するステップは、プローブするステップで測定した信
号のクロストークが少なくなるように、集積回路ダイの半導体基板内に配置され
たもっとも近い能動拡散部から集積回路ダイの半導体基板内に受動拡散部を横方
向に少なくとも約1.0ミクロンの間隔をあけることを特徴とする請求項14に
記載の方法。
18. The method according to claim 17, wherein the step of arranging comprises: starting from a closest active diffusion located within the semiconductor substrate of the integrated circuit die so as to reduce crosstalk of signals measured in the step of probing. The method of claim 14, wherein the passive diffusions are laterally spaced by at least about 1.0 micron.
【請求項19】 配置するステップにおける受動拡散部の断面積が、プロー
ブするステップで取り出した信号の減衰に関して少なくとも約1ミクロンである
ことを特徴とする請求項14に記載の方法。
19. The method of claim 14, wherein the cross-sectional area of the passive diffuser in the step of placing is at least about 1 micron with respect to the attenuation of the signal picked up in the step of probing.
【請求項20】 プローブするステップを粒子ビーム・プローブ・ツールに
より実行することを特徴とする請求項14に記載の方法。
20. The method of claim 14, wherein the step of probing is performed by a particle beam probe tool.
【請求項21】 プローブするステップを電子ビーム・プローブ・ツールに
より実行することを特徴とする請求項14に記載の方法。
21. The method of claim 14, wherein the step of probing is performed by an electron beam probe tool.
【請求項22】 プローブするステップをイオン・ビーム・プローブ・ツー
ルにより実行することを特徴とする請求項14に記載の方法。
22. The method of claim 14, wherein the step of probing is performed by an ion beam probe tool.
【請求項23】 プローブするステップを光子ビーム・プローブ・ツールに
より実行することを特徴とする請求項14に記載の方法。
23. The method according to claim 14, wherein the step of probing is performed by a photon beam probe tool.
【請求項24】 プローブするステップを赤外線ビーム・プローブ・ツール
によりシリコン半導体基板の裏面を通して実行することを特徴とする請求項14
に記載の方法。
24. The method of claim 14, wherein the step of probing is performed through a back surface of the silicon semiconductor substrate by an infrared beam probe tool.
The method described in.
【請求項25】 プローブするステップを機械式プローブ・ツールにより実
行することを特徴とする請求項14に記載の方法。
25. The method of claim 14, wherein the step of probing is performed by a mechanical probe tool.
【請求項26】 局所的に薄くするステップを集束イオン・ビーム・ミリン
グ・ツールにより実行することを特徴とする請求項16に記載の方法。
26. The method of claim 16, wherein the step of locally thinning is performed by a focused ion beam milling tool.
【請求項27】 露出するステップを集束イオン・ビーム・ミリング・ツー
ルにより実行することを特徴とする請求項17に記載の方法。
27. The method of claim 17, wherein the exposing step is performed by a focused ion beam milling tool.
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